SU1543277A1

SU1543277A1 - Device for monitoring the centring of optical system

Info

Publication number: SU1543277A1
Application number: SU884433694A
Authority: SU
Inventors: Олег Викторович Понин; Михаил Николаевич Семчуков
Original assignee: Предприятие П/Я А-7453
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1990-02-15

Abstract

Изобретение относитс к технике контрол центрировки. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство работает следующим образом. Пучок излучени , формируемый проекционной системой 1, направл етс на контролируемую оптическую систему 8, и отража сь от различных поверхностнй системы, проходит оптический компенсатор 3, а затем попадает в интерферометр поворотного сдвига (ИПС) 4. Объектив 5 строит действительные изображени точек сходимости пучков, выход щих из ИПС в пространстве за объективом. На чувствительной площадке блока регистрации 7 обрузуетс интерференционна картина в виде пр мых полос, по ширине и наклону которых суд т о величине и направлении децентрировки. 1 ил.This invention relates to a centering control technique. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and expand the functionality of the device. The device works as follows. The radiation beam generated by the projection system 1 is directed to the monitored optical system 8, and reflected from various surface systems, passes the optical compensator 3, and then enters the rotational shear interferometer (IPS) 4. Lens 5 builds real images of the points of convergence of beams, out of the IRS in the space behind the lens. On the sensitive area of the recording unit 7, the interference pattern is formed in the form of straight strips, the width and slope of which judge the magnitude and direction of decentering. 1 il.

Description

Изобретение относится к технологии оптического приборостроения и может быть использовано для контроля центрировки оптических систем, в том числе в процессе юстировки, а также для измерения остаточных децентрировок оптических систем.The invention relates to optical instrumentation technology and can be used to control the alignment of optical systems, including during the alignment process, as well as to measure residual decentrations of optical systems.

Цель изобретения - повышение точности измерения.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurement.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of a device.

Устройство содержит проекционную •систему 1, плоское зеркало 2 с отверстием, оптический компенсатор 3, интерферометр 4 поворотного сдвига (ИПС), объектив 5, диафрагму 6, блок 7 регистрации и контролируемую систему 8. Проекционная система 1 содержит источник когерентного излуче;ния-лазер 9 и фокусирующую линзу 10, •собирающую пучок излучения лазера в центре отверстия зеркала 2. Оптический компенсатор 3 выполнен в виде двух плоскопараллельных пластин 11 и 12, установленных перпендикулярно оптической оси ИПС с возможностью независимого наклона каждой пластины относительно оси, перпендикулярной оси ИПС. Оси наклонов пластин 11 и И2 ориентированы перпендикулярно одна 'относительно другой.ИПС содержит призму-куб 13 и два отражателя, установленных по ходу пучков на выходе 'призмы-куба. Первый отражатель вы'полнен в виде сферического зеркала '14, а второй состоит из объектива 15 и плоского зеркала 16. Передний фокус объектива 15 посредством призмы-куба оптически сопряжен с вершиной зеркала 14, а зеркало 16 отстоит от заднего фокуса объектива 15 на расстояние 1, определяемое из соотношения где f^r ¹ -The device contains a projection • system 1, a flat mirror 2 with an aperture, an optical compensator 3, a rotary shift interferometer 4 (IPS), a lens 5, an aperture 6, a recording unit 7, and a controlled system 8. The projection system 1 contains a coherent radiation source; a laser 9 and a focusing lens 10, • collecting a laser beam in the center of the hole of the mirror 2. The optical compensator 3 is made in the form of two plane-parallel plates 11 and 12 mounted perpendicular to the optical axis of the IPS with the possibility of independent tilt of each oh plate about an axis perpendicular to the axis of IPA. The axis of inclination of the plates 11 and I2 are oriented perpendicular to one 'relative to the other. The IPS contains a prism-cube 13 and two reflectors installed along the beams at the exit of the' prism-cube. The first reflector is made in the form of a spherical mirror '14, and the second consists of a lens 15 and a flat mirror 16. The front focus of the lens 15 by means of a prism-cube is optically paired with the top of the mirror 14, and the mirror 16 is 1 distance from the back focus of the lens 15 , determined from the relation where f ^r ¹ -

- фокусное расстояние объектива 15;- the focal length of the lens 15;

- радиус кривизны зеркала 14₀ установлен таким образом, что оптическая ось совпадает с зерМПС его кальным изображением оси проекционной системы, образуемым плоским зеркалом 2. Диафрагма 6 и блок 7 регистрации установлены с возможностью перемещения в направлении пучков на выходе ипс.- the radius of curvature of the mirror 14 _{0 is} set in such a way that the optical axis coincides with the MRI with its steel image of the axis of the projection system formed by a flat mirror 2. The aperture 6 and the registration unit 7 are mounted with the possibility of movement in the direction of the beams at the output of the IPS.

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Пучок излучения лазера 9, сфокусированный объективом 10, проходит через отверстие в зеркале 2 и попадает на контролируемую систему 8 соосно ей. Каждая из поверхностей системы 8 отражает часть падающего на него излучения. Пучки, отраженные поверхностями системы 8, после отражения зеркалом 2 проходят компенсатор 3 и попадают в ИПС 4. Если поверхность системы 8 децентрироваца относительно оси проекционной системы 1, то пучок, отраженный этой поверхностью, имеет на входе ИПС центр сходимости в точке А, не лежащей на оптической оси ИПС. Последний формирует из этого пучка пару пучков, центры сходимости которых благодаря выполнению формулы (1) симметричны относительно оси ИПС. Объектив 5 строит действительное изображение точки А в виде точек А' и А , находящихся в пределах диапазона перемещения диафрагмы 6. Расстояние между точками А' и А¹' зависит от децентрировки контролируемой поверхности системы 8. В области наложения пучков в пространстве за плоскостью, содержащей изображения А' и А¹', образуется интерференционная картина в виде прямых полос. Расстояние между полосами характеризует абсолютную величину децентрировки, а наклон полос - ее направление. Интерференционная картина регистрируется блоком 7» чувствительная площадка которого перемещением блока 7 совмещается с плоскостью локализации интерференционной картины. Наклонами пластин 11 и 12 компенсатора 3 устанавливают бесконечно широкую полосу и фиксируют углы наклона пластин, по которым судят о компонентах вектора децентрировки.The radiation beam of the laser 9, focused by the lens 10, passes through the hole in the mirror 2 and enters the controlled system 8 coaxially to it. Each of the surfaces of the system 8 reflects a part of the radiation incident on it. The beams reflected by the surfaces of system 8, after reflection by the mirror 2, pass through the compensator 3 and fall into the ISS 4. If the surface of the system 8 is decentered relative to the axis of the projection system 1, then the beam reflected by this surface has an convergence center at the entrance of the ISS at point A, not lying on the optical axis of the IPS. The latter forms a pair of beams from this beam, the centers of convergence of which, due to the fulfillment of formula (1), are symmetric about the IPS axis. Lens 5 constructs a real image of point A in the form of points A 'and A, located within the range of movement of the diaphragm 6. The distance between points A' and A ¹ 'depends on the decentration of the controlled surface of the system 8. In the area of overlapping beams in space behind a plane containing image A 'and A ¹ ', an interference pattern is formed in the form of straight stripes. The distance between the strips characterizes the absolute value of decentration, and the slope of the strips - its direction. The interference pattern is recorded by the block 7 "sensitive area which by moving the block 7 is combined with the localization plane of the interference pattern. The slopes of the plates 11 and 12 of the compensator 3 establish an infinitely wide strip and fix the tilt angles of the plates, which are used to judge the components of the decentration vector.

Для исключения засветки фиксируемой интерференционной картины излучением, отраженным другими поверхностями системы, подвижной диафрагмы 6 ее размещают в плоскости, содержащей изображения А^: и А, при этом все пучки, кроме отраженных контролируемой поверхностью, виньетируются диафрагмой 6, что позволяет повысить контраст интерференционной картины, Последовательно перемещая диафрагму 6 в плоскости фокусировки пучков, отраженных различными поверхностями контролируемой оптической сис5 темы, производят измерение децентрировок всех ее поверхностей.To exclude illumination of a fixed interference pattern by radiation reflected by other surfaces of the system, the movable diaphragm 6 is placed in a plane containing images A ^: and A, while all beams except those reflected by the controlled surface are vignetted by the diaphragm 6, which allows to increase the contrast of the interference pattern. moving the diaphragm 6 in the focusing plane of the beams reflected by various surfaces of the controlled optical system 5, measure the decentrations of all its surfaces.

Claims

Claim

A device for controlling the alignment of optical systems, containing a coherent radiation source and a lens mounted along the beam, a flat mirror with a hole placed at an angle to the optical axis, while the center of the hole is aligned with the focus of the lens, a swivel interferometer including a prism-cube and two reflectors placed on the opposite side of the prism-cube facet, a diaphragm mounted with the possibility of movement along the optical axis, a lens and a registration unit, characterized in that, in order to increase the accuracy of control I, it is equipped with an optical compensator made in the form of two plane-parallel plates mounted between a flat mirror with a hole and an interferometer perpendicular to the optical axis with the possibility of independent tilt of each plate relative to the axis perpendicular to the optical, while the axis of inclination of the plates is mutually perpendicular, and the diaphragm is located between a lens and a recording unit, one of the reflectors of the interferometer made in the form of a spherical mirror, and the second in the form of a second lens15 and placed a flat mirror behind it, while the apex of the spherical mirror and the front focus of the second lens are optically conjugated, and the flat mirror is shifted relative to the 20 back focus of the second lens by a distance of 1 = (f ') ² / R, where f' is the focal length of the second lens; R is the radius of curvature of a spherical mirror.